CN100393265C - 从气流中分离颗粒的旋风分离器和包含其的真空吸尘器 - Google Patents

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Abstract

一种旋风分离器，用于从气流中分离颗粒和/或液体，它采用一种装置使空气以旋风流动方式流过分离室(12)和围绕轴线(17)造成在分离室内(12)从气流中旋风分离至少部分颗粒和/或液体。限定分离室(12)边界和围绕轴线(17)圆周伸展的旋风分离器鼓(18)的内表面部分是围绕轴线(17)可转动的，从而改进从气流中颗粒和/或液体的分离。还描述了包含这样分离器的真空吸尘器。

Description

从气流中分离颗粒的旋风分离器和包含其的真空吸尘器
技术领域
本发明涉及一种用于从气流中分离颗粒和/或液体的旋风分离器，本发明还涉及包含这样的旋风分离器的真空吸尘器。
背景技术
用于从气流中分离颗粒和/或液体的各种旋风分离器是众所周知的。在国际专利申请WO 98/23381号中描述了这样的分离器的一个例子。在这个分离器中，将风扇布置在旋风分离器的入口以便加速液体朝向分离器的内壁，从而给予空气更大的切向速度使颗粒从气流中分离出来，而不需要更大功率的马达来产生更高的气流流速。
发明内容
本发明的一个目的是促进通过旋风分离的灰尘颗粒和/或液体的分离，特别是相对于小的颗粒和/或小的液滴。
为了达到了这个目的，本发明提供一种用于从气流中分离颗粒和/或液体的旋风分离器。该旋风分离器包括：分离室；将夹带颗粒和/或液体的空气流引入到所述分离室内的入口；使至少已经分离出部分夹带的颗粒和/或液体的空气流流出分离室的出口该出口有至少一个进入孔至少一个旋风分离器鼓它的至少一个内表面部分围绕轴线圆周地伸展并限定所述分离室的边界，所述至少一个旋风分离器鼓是围绕所述轴线可转动的；径向延伸的叶片这些叶片设置在所述分离室的外室部分的上部且可围绕所述轴线转动；以及设置在所述分离室中的至少一个分离鼓。其中所述至少一个旋风分离器鼓、所述叶片和所述至少一个分离鼓设置成使得空气流能以旋风流动的方式流过所述分离室且围绕所述轴线造成在分离室内从气流中旋风分离至少部分颗粒和/或液体。
本发明还提供一种真空吸尘器，其具有马达、连接在所述马达的风扇、空气导管和有分离室的旋风分离器，旋风分离器用于从通过空气导管和分离室的气流中分离颗粒和/或液体，由马达和风扇产生气流，其中，旋风分离器是前段所述的旋风分离器。
在旋风气流转动的方向上鼓或多个鼓的转动减小了气流和鼓圆周内表面之间速度上的差别，旋风气流沿着鼓的内表面通过。依次，这防止或至少抵消在至少一部分的分离室中气流的扰动，在分离室中气流沿着转动的鼓流动，从而使更少的颗粒和/或液滴到达出口通道的入口。特别是，很容易被这样的扰动夹带、从而阻止其被离心分离出气流的微小液滴和微细颗粒的雾更容易附着在圆周壁上。还有，由于鼓圆周壁的转动，因离心力加在上面使捕捉到的颗粒层更牢固地附着在鼓的圆周壁上和更不容易被气流夹带，因为旋风气流相对圆周壁内表面的速度低。在附属的权利要求书中陈述本发明的特定实施例。
附图说明
现在将参考附图描述本发明别的方面、效果和细节，附图有：
图1是按照本发明第1实施例的包含旋风分离器的真空吸尘器的示意纵向剖面图；
图2是按照图1的真空吸尘器的旋风分离器的示意纵向剖面图；
图3是按照本发明第2实施例的分离器与图2相似的图；
图4是沿图3的IV-IV线取的剖面图；和
图5是按照本发明第3实施例的分离器与图2和3相似的图。
具体实施方式
在图1中，表示按照本发明的真空吸尘器的一个实例。按照这个实例的真空吸尘器适合用于收集固体和液体两种材料。但是，本发明也可以应用在不适合收集液体的真空吸尘器。按照这个实例的真空吸尘器1包括壳体2，和在壳体2内的马达3、连接在马达3的风扇4、空气导管5-7和用于从夹带颗粒和液体的气流中分离出固体颗粒和液体的分离器8。连接到壳体2的有真空吸尘器软管9和管子10以及沿着要清扫的表面移动用于从要清扫的表面拾起颗粒和液体的吸嘴11。排放导管31连接到分离器8并装设阀30用于关闭排放导管31，只有打开时允许收集的液体从分离器8通过排放导管31排出。
设置的马达3和风扇4用于驱动气流通过吸嘴11、管子10、软管9、空气导管5-7和分离器8。
参考图2更详细地描述分离器。按照图2的旋风分离器8是特别适合从入口导管5进入和从出口导管6离开的气流中分离液体和颗粒两种东西。
为了进行分离，设置分离室12，入口导管5汇入其中。在室12内，设置分离鼓13，它有封闭的上端14。分离鼓13和上端14将室12分隔成外室部分15和内部16，并在很大程度上将在外室部分15中主要向下的螺旋形气流与分离室12的内部中主要向上的螺旋形气流分开，从而进一步减小空气流的扰动。
还有，分离鼓13的圆周壁优选地包括最好是细微的空气网格，有间距最好小于1毫米的孔，来捕捉小的液滴从而防止大部分小的雾状液滴到达出口6。
限定分离室12边界的旋风分离器鼓18是通过在图1中示意表示的驱动装置19可转动地悬挂和连接到马达3。旋风分离器鼓的转动使空气基本上流经旋风的路径通过分离室12，用于使通过分离室12的气流(箭头22，23，25，27表示)旋风分离颗粒和/或液体。
在外室部分15的上部，设置径向伸展的叶片20，当马达3转动时它与旋风分离器鼓18一起转动。叶片可以是按空气动力学弯曲的。旋风分离器鼓18有围绕旋风流动的中心线17圆周伸展和限定分离室12边界的圆周壁21。旋风分离器鼓18的圆周壁21和分离鼓13从出口6的进入部分29径向向外有一定的距离。按照这个实例，观察到旋风分离器鼓18有圆筒形的形状，但是这个旋风分离器鼓也可以有另一种形状，例如有非圆形的横截面或沿着轴线17的方向变化的横截面。为了避免振动，旋风分离器鼓18和它的内部优选地是围绕轴线17平衡的。
在操作中，固定安装的旋风分离器鼓18和分离鼓13和叶片20是按箭头33所指的方向围绕轴线17转动。叶片20的转动对将转动传给空气流使其围绕轴线17转动是特别有效的，从而驱动气流22，23，25-27转动通过分离室12。由于气流转动造成的离心力和气流方向的突然改变和随着进入到分离鼓13的顶部(箭头23)同时给与切向速度，使灰尘从气流中分离，和所述的灰尘被收集在旋风分离器鼓18的圆周壁21上，在壁上形成所收集灰尘的层32。
因为气流相对分离鼓13和旋风分离器鼓18表面的速度比较低，至少减小了气流的扰动，从而避免或至少减小了液滴和颗粒的向外运动对旋风分离器鼓18的壁部分21朝向内的圆周表面的扰动。如果是收集液体，特别的优点是抑制泡沫的生成，如果收集含有清洁剂的液体，这是特别有意义的。还有，一旦液体和颗粒附着在旋风分离器鼓18的内表面上，它们将不太容易从层32脱落，因为气流沿着附有颗粒表面的速度相对较低。特别是，减少了由于颗粒以较高的相对速度冲击在室12内表面上被分离的物质形成的细颗粒和使其旋转向上的情况，这是因为颗粒以相对那些被分离的物质32较低的速度冲击这些表面。
因此，离开分离室12的气流28将含有较少的灰尘和/或液体。
旋风分离器鼓18优选地有约10-40cm的直径和优选地以约300到1500prm(转/分)的速度转动和更优选地是以约500至1000转/分钟。因为由在分离室12内的推进器和分离鼓13及旋风分离器鼓18一起转动驱动气流的转动，所以气流的切向速度基本上自动等于气流接触的分离鼓13和旋风分离器鼓18表面的切向速度。对灰尘在分离室12内朝向内的圆周表面上均匀的圆周分布来说，可以维持鼓的角速度和气流的角速度之间略有差异。
由被驱动的可转动鼓的转动来驱动气流转动的另一个优点是，在分离室12中空气的切向速度可以很高，与气流通过入口5和出口6的流速无关。因此，相对小的马达功率就足够造成很强的离心效果。
特别是，限定分离室12边界的旋风分离器鼓18的圆周壁21的转动造成被分离的液体和颗粒可靠地附着在分离室12转动的圆周内壁上，这是由于离心力作用在被分离的物质32上。还有，减少了由于颗粒冲击在室12里朝向内的圆周表面上被分离的物质32形成细的颗粒和使其旋转向上的情况，这是因为离心力帮助将颗粒32附着在转动的朝向内的表面上防止其从这些表面上脱落。
入口和出口管与旋风分离器鼓18的转动轴线17同轴地分别进入和离开分离室12，该分离室位于旋风分离器鼓18内，从而使在可转动的旋风分离器鼓18和入口与出口管之间的连接可以用相对简单的密封装置进行密封。
入口5和出口6分别在旋风分离器鼓18的轴向相反的两端进入和离开分离室12，这就避免了在可转动的旋风分离器鼓的同一端中心要设置入口和出口两者的需求，对简化结构来说，这也是有利的。
特别是，如果入口5和出口6轴向穿过旋风分离器鼓18相反的两端和入口孔和出口孔朝向轴向相反的方向，有利的是分离鼓13将出口孔与入口孔隔离，从而在很大程度上能防止空气和特别是其中夹带的液体颗粒从入口短路到出口，从而防止它们由于旋风气流的分离效应太短暂而不能被分离。分离鼓13将入口5的入口孔与分离室12的外室部分15隔离，使空气主要沿着螺旋的轨迹流动，首先经过分离室12的外室部分15，然后经过分离室12的中心部分16，并且还有在到达出口6的进入口29的气流中消除扰动的效果。
出口6的进入部分29位于分离鼓13的内部，从而使分离鼓有效地将出口6的进入部分与室12的外室部分15中气流内的灰尘和液滴隔离。
在图3和4中，表示按照本发明的分离器的第2个实例，其中将分离室112设置在入口105和出口106之间。为了将转动给与室112内的气流，首先使空气流过有弯曲叶片120的静止流出头134，气流从流出头径向流出并有切向组份。接着，由旋风分离器鼓118的转动进一步加强气流的旋风转动。按照这个实例的分离器是特别适合处理只夹带干的颗粒的空气。
也可以驱动流出头134转动用于给与气流切向速度，但从简化结构的观点，静止的流出头134更加有利。更一般地说，使旋风分离器鼓118的圆周壁121相对流出头转动是有利的(所以，流出头可以转动得更快或更慢或如本实例中是静止的)，因为这样可以获得，通过流出头进入到分离室的灰尘在圆周方向上更均匀地分布在旋风分离器鼓118的圆周壁121上面。
在图5中，表示按照本发明的分离器的另一个实施例，其中在操作时将旋风气流(箭头236)从指向有切向分量方向的入口234在有切向分量的方向上喷入到分离室212内。还是按照这个实例，驱动旋风分离器鼓218在旋风气流236转动的方向上转动。
设置出口206的进入部分229与入口234相反的分离室212的轴向终端237间隔开，并朝向仅有径向向外分量的方向，因为在出口206进入部分229的过滤器单元240的顶和底是封闭的。这要求已经到达与入口234相反的分离室212的轴向终端237的空气要通过分离室212的外部流过，在那里在转动的气流中任何夹带的液滴或颗粒在空气到达出口206的进入部分229之前，将进一步或再经受离心力的分离作用。这个原理也可以应用在图3和4中表示的分离器。
在分离室212下游的过滤器单元240过滤出的颗粒是太小和/或太轻不能被旋风气流的离心效果分离的颗粒。过滤器单元240不会很块堵塞因为它仅捕捉已经进入到分离室212的灰尘中很细小的部分。也可以使过滤器单元240与旋风气流一起转动以便保持在旋风气流和分离室表面之间的相对速度较低，从而进一步降低气流的扰动。过滤器单元转动的另一个效果是，可将灰尘离心甩出过滤器，特别是如果在转动过滤器的同时没有气流流出出口106、206。
已经描述了本发明，对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，很清楚有许多修改不会背离由附属的权利要求书的范畴所定义的本发明。例如，可转动鼓或一个或多个鼓的两端可以是部分封闭或开口，可转动鼓或多个鼓的开口端可以由静止的终端部件封闭。鼓或多个鼓围绕转动轴线伸展的表面或结构可以是圆形的，但不是必须是圆的。

Claims (10)

1.一种用于从气流中分离颗粒和/或液体的旋风分离器，包括：
分离室(12)；
将夹带颗粒和/或液体的空气流(22)引入到所述分离室(12)内的入口(5)；
使至少已经分离出部分夹带的颗粒和/或液体的空气流(28)流出分离室(12)的出口(6)，该出口(6)有至少一个进入孔(29)；
至少一个旋风分离器鼓(18)，它的至少一个内表面部分围绕轴线(17)圆周地伸展并限定所述分离室(12)的边界，所述至少一个旋风分离器鼓(18)是围绕所述轴线(17)可转动的；
径向延伸的叶片(20)，这些叶片(20)设置在所述分离室(12)的外室部分(15)的上部且可围绕所述轴线(17)转动；以及
设置在所述分离室(12)中的至少一个分离鼓(13)；
其中所述至少一个旋风分离器鼓(18)、所述叶片(20)和所述至少一个分离鼓(13)设置成使得空气流(22、23、25-27)能以旋风流动的方式流过所述分离室(12)且围绕所述轴线(17)造成在分离室(12)内从气流中旋风分离至少部分颗粒和/或液体。
2.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于：入口(5)和出口(6)分别与限定分离室(12)边界的所述至少一个旋风分离器鼓(18)的转动轴线(17)同轴地进入和离开分离室(12)。
3.如权利要求2所述的旋风分离器，其特征在于：入口(5)和出口(6)分别在限定分离室(12)边界的所述至少一个旋风分离器鼓(18)的轴向相反的两终端上进入和离开分离室(12)。
4.如权利要求3所述的旋风分离器，其特征在于：入口(5)的离开孔和出口(6)的进入孔(29)在轴向朝向相反的方向，其中位于分离室(12)内并与其同轴的所述至少一个分离鼓(13)将出口(6)的进入孔(29)与入口(5)离开孔隔离。
5.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于：所述至少一个分离鼓(13)有带径向伸展的穿孔的圆周壁，它的圆周壁至少一部分与出口(6)的至少一个进入部分(29)径向向外间隔一定的距离。
6.如权利要求5所述的旋风分离器，其特征在于：所述至少一个分离鼓(13)的圆周壁包括空气网格，空气网格有至少一部分围绕所述轴线(17)圆周地伸展。
7.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于：所述叶片(20)沿圆周分布，以用于将切向速度加给所述气流。
8.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于：所述至少一个旋风分离器鼓(18)适合以大致与分离室(12)内旋风气流的切向速度相等的速度转动。
9.如权利要求1所述的旋风分离器，其特征在于：还包括装有马达的驱动结构(3；19)，用于驱动所述至少一个旋风分离器鼓(18)的转动。
10.一种真空吸尘器，其具有马达(3)、连接在所述马达(3)的风扇(4)、空气导管(5；6；7；9；10)和有分离室(12)的旋风分离器(8)，旋风分离器用于从通过空气导管和分离室的气流中分离颗粒和/或液体，由马达(3)和风扇(4)产生气流，其特征在于：旋风分离器(8)是如权利要求1-9中任一项所述的旋风分离器。
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